Eiwitveranderingen in kaart gebracht in verbindingen tussen hersencellen van het ontwikkelende brein

11 mei 2011

Onderzoekers van het Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen van de KNAW (NIN-KNAW) en de Neuroscience Campus Amsterdam van de Vrije Universiteit Amsterdam en VU medisch centrum hebben eiwitveranderingen in kaart gebracht in de verbindingen tussen hersencellen van het zich ontwikkelende en lerende brein.

Gezamenlijk persbericht KNAW, Vrije Universiteit Amsterdam en VUmc

Tijdens onze jeugd leren en onthouden wij feiten en vaardigheden veel makkelijker dan op latere leeftijd. Dit komt door de gevoelige perioden tijdens de ontwikkeling van de hersenen waarin de verbindingen tussen hersencellen, de synapsen, zich eenvoudiger kunnen aanpassen. Na het afsluiten van zo’n gevoelige periode worden de nieuwe verbindingen vastgelegd. Door dit tijdelijk verhoogde aanpassingsvermogen kunnen wij ons leven lang gebruikmaken van wat wij op jonge leeftijd geleerd hebben.

Problemen bij het aanleggen van verbindingen tussen hersencellen

Dit mechanisme kan ook problemen veroorzaken. Genetische afwijkingen kunnen leiden tot problemen bij het aanleggen van verbindingen tussen hersencellen zoals bij verstandelijke beperkingen. Ook door afwijkende input kunnen de synapsen tussen hersencellen verkeerd worden aangelegd. Als bijvoorbeeld één oog niet goed functioneert tijdens de gevoelige periode, zal de visuele hersenschors de verbindingen die informatie van dit oog doorgeven, verbreken waardoor een lui oog ontstaat. Door het afsluiten van gevoelige perioden op latere leeftijd is het moeilijk om zulke weeffouten dan nog te herstellen.

Synapsen efficiënter in het volwassen brein

Het aanpassen van verbindingen tussen hersencellen tijdens leerprocessen wordt uitgevoerd door eiwitten, de bouwstenen van de cel die door ons DNA gecodeerd worden. Onderzoekers onder leiding van Christiaan Levelt van het NIN en Guus Smit van de Vrije Universiteit hebben nu voor het eerst in kaart gebracht hoe de samenstelling van honderden eiwitten verschilt in de synapsen van de jonge en de volwassen visuele hersenschors en op het moment dat zij veranderen door het ontstaan van een lui oog. De resultaten wijzen erop dat in het volwassen brein de synapsen efficiënter werken en minder energie gebruiken. Zij bevatten ook meer eiwitten die synapsen stabiel maken. In het jongere brein, en helemaal als synapsen veranderingen ondergaan, zijn juist veel eiwitten gevonden die de synapsen beweeglijker kunnen maken. Ook zijn er veel signaaleiwitten geïdentificeerd die deze processen aansturen.

De onderzoekers hopen dat deze bevindingen kunnen helpen bij het ontwikkelen van methoden die het mogelijk maken om gevoelige perioden op latere leeftijd opnieuw te activeren om zo foutief aangelegde verbindingen weer te kunnen herstellen.

De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het gezaghebbende tijdschrift Molecular and Cellular Proteomics, Vol. 10 (5).